[發明專利]一種基于注入電流式多場耦合的接地網故障診斷方法及裝置

有效

• 申請號: 201810062430.4
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108387817B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 李艷紅;劉國強;夏正武;安慧林;宋佳祥;夏慧
• 申請（專利權）人: 中國科學院電工研究所
• 主分類號: G01R31/08
• 分類號: G01R31/08
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 關玲

一種基于注入電流式多場耦合的接地網故障診斷方法，基于注入電流式多場耦合原理，通過向接地網注入脈沖電流，由脈沖電流和脈沖磁場作用產生力聲源，力聲源產生聲信號，通過聲信號特征判斷接地網狀態。故障診斷裝置置于接地網上方地面，脈沖電流源的輸出端連接接地網接地引下線，發射的脈沖電流在地下接地網內流動并產生脈沖磁場，脈沖電流和脈沖磁場在接地網金屬中產生振動力聲源，力聲源激發的聲信號由布置在接地網上方地面的聲傳感器陣列接收。聲信號接收電路對聲信號進行寬帶低噪聲放大、帶通濾波及模數轉換。數據處理及故障診斷單元根據接地網完好、腐蝕及斷裂情況下檢測到聲波的不同來判斷腐蝕情況，提取異常信號，診斷接地網的故障。

技術領域

本發明涉及一種接地網故障診斷，特別涉及一種注入電流式多場耦合的接地網故障診斷方法及裝置。

背景技術

接地網在電力系統安全可靠運行方面起著重要的作用，對保護站內工作人員的人身安全和各種電氣設備的正常運行至關重要，其接地性能一直受到生產運行部門的重視。目前，鍍鋅鋼是國內變電站地網較為常用的接地導體材料，經過長時間的運行，在多雨和沿海地區，隨著使用年限的增加，易發生腐蝕，按照土壤腐蝕性的強弱不同，接地導體在土壤中的年腐蝕率在2.0mm-8.0mm間不等，嚴重時甚至會發生斷裂，除此之外，在施工過程當中地網的不良焊接、虛焊、漏焊以及來自土壤的腐蝕、接地短路電流的電動力作用等，可引起地網各均壓帶之間或接地引下線與均壓帶之間存在電氣連接不良的故障點，不可避免的導致地網的安全性能遭到嚴重破壞，原來經過精心設計的接地網由于結構被改變，不能為故障電流和雷電流提供有效的泄流通道，人身安全和設備安全受到嚴重威脅。

一旦發生由于接地網故障導致電力系統事故，后果是較為嚴重的。短路電流通過接地引下線流入地網，地網故障而不能快速泄流就會導致電力系統中性點發生偏移電位升高，同時地面電位升高，給變電運行人員的人身安全帶來嚴重威脅。而反擊過電壓和電纜皮環流造成二次設備的絕緣能力遭到破壞，同時高壓竄入控制室，因其監測和控制設備誤動作或拒動從而擴大事故范圍，造成巨大的經濟損失和社會影響。在我國，因接地網腐蝕、發生斷裂等缺陷引起的電力系統的事故時有發生，每次事故都會造成巨大的經濟損失，每次造成的直接經濟損失都在幾百萬元至幾千萬元。

對接地網進行缺陷診斷，既具有宏觀性，即要整體評估接地網的狀態，又具有微觀性，即準確定位缺陷所在位置，需要通過宏觀測量接地網的狀態量對接地網微觀下的局部腐蝕情況或斷點位置進行診斷。而接地網一般面積很大，又深埋在土壤中，直接檢測難度大、工作量大，局部的缺陷對于接地網整體特征參量的影響不大，即整體測量接地網的參數難以反映局部特征，目前對于接地網缺陷的各種診斷方法準確性不高，靈敏度較低。

目前電網故障診斷方法主要有電網絡方法、電磁場方法以及電化學方法等。電網絡方法在強屏蔽或者散流作用下，同時由于接地網間互電阻作用，接地網網格導體兩個可觸及節點間的電阻值往往沒有明顯的變化，接地網導體局部出現斷口時地表電位差變化很小，故接地網局部發生腐蝕斷裂時很難僅僅通過外部接地電阻、跨步電勢、電位分布、接觸電勢等參數進行準確判斷。現有電磁場方法直接應用接地網腐蝕前網絡拓撲和各邊界條件引入麥克斯韋方程，得到接地網的地表電位分布或磁場分布，然后通過測量與計算結果的比較，進行腐蝕程度的判斷。在獲得各點電位分布的同時，能夠很好地了解電網的運行狀況。但是電磁場具有矢量特性，很容易受到外界干擾，影響測量的準確性進而影響腐蝕程度的判斷。而傳統的電化學測量系統也難以準確的測量地網金屬的腐蝕狀態。

因此，在變電站接地系統建成后以及運行期間，需要通過現場試驗、計算分析等手段對接地網的運行狀態進行檢測，并對接地網可能出現的故障及時做出診斷。為此，在避免開挖接地網且檢測過程中不影響電力系統正常安全運行的情況下，能快速準確的測試與接地網相關的電氣參數，得到接地網范圍地下介質結構分布情況，并進行高分辨率成像，可準確得到接地網狀態分布情況十分必要。